本發(fā)明涉及總線技術(shù)，特別涉及總線模塊中的消息收發(fā)技術(shù)。

背景技術(shù)：

航空電子領(lǐng)域中的總線網(wǎng)絡(luò)gjb289a(mil-std-1553b)總線已在航空電子領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用多年，但是，在機(jī)載航電網(wǎng)絡(luò)以及航電綜合實(shí)驗(yàn)室中，現(xiàn)有的gjb289a總線模塊中消息收發(fā)沒有優(yōu)先級區(qū)分，影響了消息的收發(fā)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能支持gjb289a總線模塊中區(qū)分消息優(yōu)先級進(jìn)行接收與發(fā)送的方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，支持優(yōu)先級的gjb289a總線模塊中的消息收發(fā)方法：

1)發(fā)送步驟：總線接口模塊mbi將待發(fā)送消息對應(yīng)放入三種類型的發(fā)送緩存中進(jìn)行存儲，三種類型的發(fā)送緩存為：緊急消息緩存，異步消息緩存和普通消息緩存；

緊急消息緩存存放緊急消息，優(yōu)先級最高，當(dāng)緊急消息緩存非空時(shí)，總線接口模塊優(yōu)先發(fā)送緊急消息緩存中的消息內(nèi)容到gjb289a總線；

異步消息緩存存放異步消息，優(yōu)先級高于普通消息低于緊急消息，總線接口模塊根據(jù)異步消息本身的固定的異步周期發(fā)送異步消息到gjb289a總線；

普通消息緩存存放普通消息，普通消息為一般優(yōu)先級的總線消息，采用雙數(shù)據(jù)緩存形式，優(yōu)先選擇空閑緩存存放消息，當(dāng)緊急消息緩存和異步消息緩存均沒有消息需要進(jìn)行發(fā)送時(shí)，總線接口模塊采取乒乓切換方式將雙緩存中的數(shù)據(jù)發(fā)送到gjb289a總線；

2)接收步驟：總線接口模塊的接收管理采用二級緩存形式；第一級緩存按接收時(shí)序存放消息，第二級緩存僅存放消息指針，根據(jù)消息的優(yōu)先級分為緊急消息指針隊(duì)列和非緊急消息指針隊(duì)列組；非緊急消息指針隊(duì)列組包含有2個(gè)以上的非緊急消息指針隊(duì)列，非緊急消息指針隊(duì)列按照不同msgid進(jìn)行區(qū)分；緊急消息的指針按照接收時(shí)序保存在緊急消息指針隊(duì)列中，非緊急消息的指針按照其msgid存入相應(yīng)的非緊急消息指針隊(duì)列中；緊急消息采用中斷接收方式，非緊急消息采用查詢接收方式；所述非緊急消息包括異步消息與普通消息。

本發(fā)明提出一套gjb289a總線模塊中的消息收發(fā)方法，當(dāng)總線接口模塊充當(dāng)bc時(shí)，總線接口模塊獨(dú)立為高優(yōu)先級消息開辟緩存，保證高優(yōu)先級消息優(yōu)先發(fā)送。接收采用二級緩存形式，一級緩存采用接收大隊(duì)列形式，保證了消息接收的時(shí)序。二級緩存采用指針的方式，既保證了消息按照不同優(yōu)先級進(jìn)行了分類，又保證了消息緩存不占用過多的內(nèi)存空間；同時(shí)不同優(yōu)先級消息采取不同的接收方式，高優(yōu)先級的緊急消息采用中斷接收方式，普通優(yōu)先級的周期消息采用查詢機(jī)制接收。當(dāng)用戶需要按接收消息時(shí)序提取消息時(shí)，可以選擇從一級緩存提取消息。當(dāng)用戶需要按照消息優(yōu)先級提取消息時(shí)，可以選擇從二級緩存提取消息。這樣根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行有區(qū)別的消息提取，既可以保證消息的接收時(shí)序，又能滿足用戶優(yōu)先提取高優(yōu)先級消息的需求。

本發(fā)明的有益效果是，保證高優(yōu)先級消息優(yōu)先發(fā)送與接收。

附圖說明

圖1為發(fā)送消息隊(duì)列示意圖；

圖2為接收消息隊(duì)列示意圖；

圖3為作為bc的mbi發(fā)送數(shù)據(jù)的處理示意圖；

圖4為作為rt的mbi的接收與發(fā)送示意圖；

圖5為作為bm的mbi的接收示意圖；

圖6為作為bc的mbi的控制流程圖；

圖7為作為rt的mbi的控制流程圖；

圖8為作為bm的mbi的控制流程圖。

具體實(shí)施方式

為了方便描述對文中出現(xiàn)的英文簡寫進(jìn)行說明：

msgid：消息標(biāo)識；

icd：接口控制文件；

mbi：總線接口模塊；

rt：遠(yuǎn)程終端；

bc：總線控制器；

bm：總線監(jiān)視器。

一種支持優(yōu)先級的gjb289a總線模塊由消息發(fā)送和消息接收兩部分組成。

1根據(jù)消息優(yōu)先級不同區(qū)分發(fā)送緩存管理

如圖1所示，當(dāng)mbi作為bc時(shí)，mbi根據(jù)消息發(fā)送優(yōu)先級不同，分別申請三種類型緩存，緊急消息緩存，異步消息緩存，普通消息緩存。

緊急消息緩存存放緊急消息，應(yīng)用軟件發(fā)送緊急消息時(shí)，消息存放入緊急消息緩存，緊急消息優(yōu)先級最高，當(dāng)緊急消息緩存非空時(shí)，優(yōu)先發(fā)送緊急消息緩存中的消息內(nèi)容；異步消息緩存存放異步消息，每一條異步消息根據(jù)消息本身的固定的異步周期發(fā)送異步消息；普通消息緩存存放普通消息，普通消息為一般優(yōu)先級的總線消息，采用雙數(shù)據(jù)緩存方式。

三種消息緩存設(shè)置在mbi的fpga固件程序中，fpga固件程序根據(jù)高速時(shí)鐘周期輪詢?nèi)N緩存的空滿狀態(tài)，緊急消息優(yōu)先級最高，當(dāng)緊急消息緩存非空時(shí)，第一時(shí)刻把緊急消息隊(duì)列中的消息發(fā)送給收發(fā)器模塊，收發(fā)器模塊將消息發(fā)到gjb289a總線上。異步消息優(yōu)先級其次，當(dāng)同時(shí)存在異步消息和普通消息時(shí)，優(yōu)先發(fā)送異步消息。普通消息緩存采用雙緩存管理，當(dāng)應(yīng)用發(fā)送普通消息時(shí)，固件程序優(yōu)先選擇空閑緩存存放消息，當(dāng)緊急消息緩存和異步消息緩存均沒有消息需要進(jìn)行發(fā)送時(shí)，普通消息雙緩存采取乒乓切換方式將數(shù)據(jù)通過收發(fā)器發(fā)送到gjb289a總線上去。

2根據(jù)接收消息要求，接收分二級緩存進(jìn)行接收隊(duì)列管理。

如圖2所示，接收隊(duì)列采用二級緩存管理消息，用戶可選擇從第一級或者第二級緩存提取消息。當(dāng)用戶需要按接收消息時(shí)序提取消息時(shí)，可以選擇從第一級緩存提取消息。當(dāng)用戶需要按照消息優(yōu)先級提取消息時(shí)，可以選擇從第二級緩存提取消息。第一級緩存完全保證按照消息接收時(shí)序進(jìn)行存儲，從第一級緩存直接提取消息，可以保證消息的接收時(shí)序。比如作為bm時(shí)，用戶關(guān)心的是接收消息的時(shí)序，所以作為bm模式時(shí)，可以從第一級緩存直接提取消息。

第二級緩存根據(jù)消息的優(yōu)先級不同分為緊急消息隊(duì)列和非緊急消息隊(duì)列組。兩種隊(duì)列中只存放真實(shí)數(shù)據(jù)所在的地址信息。不占用太多內(nèi)存。

緊急消息隊(duì)列不需要按照msgid分隊(duì)列，所有緊急消息按照接收時(shí)序保存在緊急消息隊(duì)列中，非緊急消息按照不同msgid分隊(duì)列管理。非緊急消息包括異步消息與一般優(yōu)先級的總線消息。

緊急消息的接收采用中斷方式，保證收到緊急消息后應(yīng)用軟件能夠第一時(shí)間接收緊急消息，對于非緊急消息，由應(yīng)用軟件主動查詢并做相應(yīng)的接收操作。

接收緩存的消息存放、提取模式如下：

第一級緩存每條消息的存放空間采用固定長度，每個(gè)消息緩存的空間可以看做是一個(gè)“單元”，每個(gè)“單元”設(shè)有一個(gè)標(biāo)記量表示其處于“空”或者“滿”狀態(tài)。當(dāng)mbi收到總線消息后，對一級“單元”緩存進(jìn)行循環(huán)查找，當(dāng)找到第一個(gè)處于“空”狀態(tài)的“單元”緩存時(shí)，則將消息存放入該“單元”緩存，然后該“單元”緩存置為“滿”狀態(tài)，再根據(jù)該消息的優(yōu)先級建立二級緩存隊(duì)列，如果該消息為緊急消息，則將該消息的指針存入二級緩存的緊急消息指針隊(duì)列中，同時(shí)，置一個(gè)中斷信號，上層應(yīng)用收到中斷信號后，開始提取緊急消息。如果該消息為非緊急消息，則根據(jù)該消息的msgid將它的指針存入相應(yīng)的非緊急消息msgid指針隊(duì)列中。如此反復(fù)進(jìn)行循環(huán)存放。

應(yīng)用軟件收到緊急消息提取中斷信號后，直接從二級緩存的緊急消息指針隊(duì)列中找到緊急消息指針，通過指針找到第一級緩存中緊急消息的實(shí)際存放位置，從第一級緩存中該條消息的“單元”緩存提取該條消息，然后將該“單元”緩存的狀態(tài)置為“空”狀態(tài)。如此反復(fù)進(jìn)行緊急消息的提取。

應(yīng)用軟件周期性查詢二級緩存非緊急消息的msgid指針隊(duì)列，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)msgid指針隊(duì)列非空時(shí)，則調(diào)用相應(yīng)的消息提取接口，從該msgid指針隊(duì)列中找到消息的指針，通過指針找到第一級緩存中該條消息的實(shí)際存放位置，從一級緩存中該條消息的“單元”緩存提取該條消息，然后將該“單元”緩存狀態(tài)置為“空”狀態(tài)。如此反復(fù)進(jìn)行非緊急消息的提取。

由于第二級緩存時(shí)按照優(yōu)先級對接收消息的又一次排序，為了降低內(nèi)存消耗，所以第二級緩存隊(duì)列采用指針隊(duì)列的形式，消息的實(shí)際存放空間仍在第一級緩存中。因此，第一級緩存中的消息變成了離散式的緩存，所以第一級緩存采用“單元”式的管理方式，實(shí)時(shí)更新“空”“滿”狀態(tài)對“單元”緩存循環(huán)利用。

按照gjb289a協(xié)議要求，命令字中除了“數(shù)據(jù)字計(jì)數(shù)”5位以外還剩11位描述一條消息，最多有2^11(2048)條消息，所以最多有2048個(gè)消息id。所以給常規(guī)消息建立2048個(gè)消息隊(duì)列組。

對于緊急消息的接收可以采用中斷方式，軟件收到中斷信號后開始進(jìn)行消息提取操作，對于非緊急消息，對于非緊急消息，由應(yīng)用軟件主動查詢并做相應(yīng)的接收操作。。

作為bc的mbi發(fā)送消息正常工作需要有五個(gè)配置表配合使用，分別為：消息名與msgid映射表；msgid與命令字(cmd)映射表；子地址與矢量字位映射表；接口控制參數(shù)定義表；總線表。

消息名與msgid映射表：用于描述icd的消息名和msgid的對應(yīng)關(guān)系。包含消息總個(gè)數(shù)n；緊急消息個(gè)數(shù)n；n條緊急消息的消息名描述和msgid描述；n-n條消息的消息名描述和msgid描述。

msgid與cmd映射表：用于描述msgid與消息命令字的對應(yīng)關(guān)系。包含消息總個(gè)數(shù)n；緊急消息個(gè)數(shù)n；n條緊急消息的msgid描述和cmd描述；n-n條非緊急消息的msgid描述和cmd描述。

子地址與矢量字位映射表：用于描述每個(gè)終端對應(yīng)的各位子地址對應(yīng)的矢量字位數(shù)。包含終端個(gè)數(shù)n；n個(gè)終端的矢量字使用方式描述。

接口控制參數(shù)定義表：用于存放總線消息的配置信息。包括rt設(shè)備號；消息發(fā)送間隔；狀態(tài)字響應(yīng)時(shí)間間隔；狀態(tài)字響應(yīng)超時(shí)門限；dt(devicetimer)時(shí)鐘基值；wdt1(watchdogtimer)的時(shí)鐘加載值；wdt2的遠(yuǎn)程加載值；終端參數(shù)定義(包括有效終端號，終端屬性)；消息名與msgid映射表版本號；msgid與命令字映射表版本號；子地址與矢量字位映射表版本號；子地址與矢量字位映射表版本號；接口控制參數(shù)定義表版本號；

總線表：用于描述緊急消息表、周期消息表、異步消息表。包括緊急消息個(gè)數(shù)；緊急消息內(nèi)容；周期消息個(gè)數(shù)；小周期值；小周期個(gè)數(shù)；周期消息內(nèi)容；異步消息數(shù)目，異步消息內(nèi)容；

1)bc的數(shù)據(jù)發(fā)送如圖3所示，作為bc的mbi上電時(shí)，fpga固件程序從flashmem模塊中讀取配置文件，將消息名與msgid映射表上傳給應(yīng)用軟件；將緊急消息表、異步消息表、非緊急消息表根據(jù)msgid與命令字映射表的映射關(guān)系存入消息緩存模塊；讀取子地址與矢量字對應(yīng)關(guān)系映射表的內(nèi)容存入消息刷新模塊；

應(yīng)用軟件有消息刷新時(shí)，通過消息名與msgid匹配模塊，由消息名與msgid映射表的對應(yīng)關(guān)系找到消息名對應(yīng)的msgid，軟件根據(jù)msgid向msgid與命令字匹配模塊下發(fā)消息。

msgid與命令字匹配模塊收到msgid后，識別消息的優(yōu)先級，并將消息送入消息緩存模塊。消息緩存模塊根據(jù)msgid與命令字映射表對應(yīng)關(guān)系，找到msgid對應(yīng)的命令字，如果是緊急消息或異步消息，則直接將消息發(fā)送給收發(fā)器模塊，如果是非緊急消息，則將消息送入消息刷新模塊判斷消息的刷新狀態(tài)。

消息刷新模塊收到消息后首先判斷消息類型，如果是bc到rt的消息，則檢測消息刷新標(biāo)記，如果消息刷新標(biāo)記置一則將消息送給收發(fā)器模塊，如果是rt到bc的消息，則檢查矢量字標(biāo)記，如果對應(yīng)的矢量字位被置為1，則將該消息發(fā)送給收發(fā)器模塊。

收發(fā)器模塊收到消息后直接將消息送往gjb289a總線。

bc的接收流程與rt相同。

2)作為rt的mbi的接收及其發(fā)送處理如圖4所示。上電初始化時(shí)，驅(qū)動程序從flashmem模塊中提取msgid與命令字對應(yīng)關(guān)系映射表文件，并保存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，矢量字更新模塊讀取子地址與矢量字對應(yīng)關(guān)系映射表內(nèi)容，同時(shí)時(shí)鐘管理模塊讀取“接口參數(shù)定義”文件，進(jìn)行初始化時(shí)鐘等操作。

接收時(shí)，收發(fā)器模塊按照總線消息接收時(shí)序，將所有消息保存至本地的接收隊(duì)列中，同時(shí)置驅(qū)動中斷開始接收數(shù)據(jù)。驅(qū)動程序按照接收時(shí)序?qū)⑺邢⒈４嬷两邮贞?duì)列一級緩存中，同時(shí)根據(jù)初始化時(shí)取的msgid與命令字對應(yīng)關(guān)系映射表內(nèi)容對消息進(jìn)行分類，緊急消息和非緊急消息用不同的隊(duì)列保存在接收二級緩存中。

接收隊(duì)列二級緩存中的消息通過msgid與消息名匹配模塊交給應(yīng)用層進(jìn)行數(shù)據(jù)提取。

rt作為發(fā)送端時(shí)，應(yīng)用軟件根據(jù)“消息名與msgid映射表”找到消息名對應(yīng)的msgid之間的對應(yīng)關(guān)系。通過msgid與消息名匹配模塊將消息發(fā)送給msgid與命令字匹配模塊，該模塊根據(jù)msgid與命令字映射表按照命令字中對rt地址和子地址的約束將該條消息的數(shù)據(jù)字內(nèi)容發(fā)送給數(shù)據(jù)字存儲模塊。此時(shí)矢量字更新模塊根據(jù)數(shù)據(jù)字存儲模塊數(shù)據(jù)更新的信息，結(jié)合上電初始化時(shí)讀取的子地址與矢量字對應(yīng)關(guān)系文件內(nèi)容，更新矢量字。

3)作為bm的mbi，僅需接收消息，如圖5所示，上傳消息為按照接收消息時(shí)序排列的第一級緩存的消息。bm消息在上傳應(yīng)用進(jìn)行消息顯示、處理的同時(shí)，進(jìn)行寫文件存儲，以方便進(jìn)行數(shù)據(jù)回放。

以下分別為作為bc、rt、bm的mbi的消息收發(fā)流程描述：

1)作為bc的mbi：

如圖6所示，發(fā)送消息緩存控制器模塊與pc接口相連，接收應(yīng)用刷新的消息寫入消息緩存，發(fā)送消息緩存控制器連接的是消息發(fā)送調(diào)度控制器模塊，該模塊控制器消息發(fā)送的調(diào)度?？偩€表控制器模塊以及異步表控制器模塊都與消息發(fā)送調(diào)度控制器相連，調(diào)度器模塊在總線表控制器和異步表控制器的配合下讀取消息發(fā)送緩存的消息送入消息收/發(fā)控制器，消息收發(fā)控制器在發(fā)送消息時(shí)將消息送入編解碼器模塊，生成消息編碼數(shù)據(jù)發(fā)送的總線上，當(dāng)編解碼器從總線上接收到消息后，由消息發(fā)送/接收控制器送往接收消息緩存控制器，接收消息緩存控制器查找msgid與cmd映射表，將消息保存到接收消息大隊(duì)列。應(yīng)用讀取消息時(shí)，接收消息緩存控制器從接收消息大隊(duì)列讀取消息送到pc端接口。

2)作為rt的mbi：

如圖7所示，pc端應(yīng)用通過接口將數(shù)據(jù)字刷新到數(shù)據(jù)字緩存管理模塊，數(shù)據(jù)字緩存管理模塊將刷新的消息暫存入數(shù)據(jù)字緩存中。與數(shù)據(jù)字緩存管理模塊相連的消息收發(fā)處理控制器模塊讀取數(shù)據(jù)字時(shí)，數(shù)據(jù)字緩存管理模塊將數(shù)據(jù)字緩存中的消息讀出送到消息收發(fā)處理器，消息收發(fā)處理器將要發(fā)送消息送入編解碼器，生成編碼數(shù)據(jù)送到總線上。當(dāng)編解碼器接收到總線上的消息并送入消息收發(fā)控制器，根據(jù)接收處理規(guī)則將對應(yīng)的消息送入rt接收緩存控制器，接收緩存控制器將消息依次放到消息接收緩存中。應(yīng)用需要讀取消息時(shí)，通過pc與設(shè)備接口從消息接收緩存提取消息數(shù)據(jù)。接收到的消息在消息收發(fā)控制器中經(jīng)過消息內(nèi)容提取后，送入wdt控制器模塊控制設(shè)備的硬件看門狗，并向應(yīng)用提供中斷信號。

3)作為bm的mbi：

如圖8所示，bm總線監(jiān)視器模塊主要是對總線信息進(jìn)行監(jiān)聽的終端，編解碼器從總線上解碼消息后送入bm消息接收處理控制器，該控制器根據(jù)消息類型將消息和消息屬性送入到消息接收緩存控制器，消息接收緩存控制器將消息暫存入消息接收緩存。應(yīng)用通過pc接收提取消息是，消息接收緩存控制器讀取消息接收緩存將數(shù)據(jù)送到設(shè)備與pc的接口，實(shí)現(xiàn)消息是提取。